El efecto Sunyaev - Zeldovich para 1 millón de pares de galaxias una al lado de la otra. (a) mapas Compton simétricamente alineados para 1 millón de pares cercanos de galaxias CMASS; (b) una señal simulada solo del halo galáctico; (c) diferencia residual entre la imagen de pares adyacentes de galaxias y la señal simulada. El color corresponde a la fuerza del efecto Sunyaev - Zeldovich a través del parámetro y adimensional, que está asociado con la presión del gas ionizado. El puente de conexión entre los pares de galaxias está presente en la imagen (a), pero no en la imagen (b), lo que indica la presencia de un filamento entre los pares de galaxias en la imagen (a). El hilo detectado se indica en la ilustración (c) como un rectángulo discontinuo, en el que las posiciones de los pares de galaxias están marcadas con cruces.La distribución aproximada de la masa en el Universo es la siguiente: el 5% cae sobre la materia ordinaria, de la cual consisten las estrellas y los planetas visibles, el 25% cae sobre la materia oscura (no es visible, pero se observa a través de los efectos gravitacionales), y el 70% cae sobre la energía oscura (sustancia desconocida que fue "inventado" para explicar algunos fenómenos cósmicos, incluida la estructura geométricamente plana del Universo y la aparente aceleración de su expansión).
Pero los cálculos de los astrofísicos mostraron que debería haber el doble de sustancia ordinaria en el Universo que la que estamos observando actualmente,
escribe New Scientist . Ahora aproximadamente la mitad de los bariones "desaparecidos" finalmente se encuentran.
El descubrimiento fue anunciado casi simultáneamente por dos grupos de investigadores.
Había un grupo de Hideki Tanimura con colegas del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Columbia Británica (Canadá), el Instituto Canadiense de Estudios Avanzados, el Instituto de Investigación de Astrofísica de la Universidad de Liverpool John Moores (Reino Unido) y el Departamento de Astrofísica y Cosmología de la Facultad de Química y Física. en la Universidad de Kwazulu-Natal (Durban, Sudáfrica).
Dos semanas después, Anna de Graaff y sus colegas del Observatorio Real del Instituto de Astronomía de la Universidad de Edimburgo (Gran Bretaña) presentaron
su artículo .
Las segundas versiones modificadas de ambos artículos están actualmente disponibles en arXiv.org.
¿Qué encontraron los científicos? Ambos grupos de astrofísicos informaron del descubrimiento de una gran cantidad de sustancia "perdida" en forma de bariones. Los bariones unen galaxias a través de filamentos de gas difuso caliente.
Como descubrieron los científicos en los últimos años, todas las galaxias del universo están conectadas entre sí en una sola red con la ayuda de filamentos, que consisten en materia ordinaria y materia oscura. Al principio, se suponía que solo la materia oscura se une a las galaxias, pero en 2012, los astrofísicos
descubrieron por primera vez la materia normal en estos hilos . Por ejemplo, las galaxias de Andrómeda (M31) y Triángulo (M33) conectan un
filamento de hidrógeno con una longitud de 782,000 años luz . Los científicos han calculado que la materia normal es
aproximadamente el 10% de la masa total de hilos , y la mayor parte es materia oscura.
"El problema de los bariones desaparecidos se ha resuelto", dijo Hideki Tanimura, del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Columbia Británica (Canadá), autor principal del primer artículo científico.
Dado que los filamentos de gas difuso caliente son muy raros y no lo suficientemente calientes para los telescopios de rayos X, nadie los ha notado antes. Simplemente no tenemos la herramienta adecuada para registrar claramente su presencia, por lo que los filamentos entre las galaxias hasta ahora han seguido siendo una teoría especulativa. Ahora están por primera vez claramente registrados y estudiados.
Ambos grupos usaron el mismo método para detectar hilos. Aplicaron el efecto de Sunyaev - Zeldovich, que se observa si la luz que queda del Big Bang atraviesa nubes de gas caliente. Mientras pasa a través del gas, esta luz dispersa los electrones de la nube, dejando un rastro tenue en el fondo cósmico de microondas, una especie de fotografía de la época en que nació el espacio.
Reionización cósmica, la formación de las primeras estrellas después del Big Bang. Ilustración: ESAAmbos grupos de investigadores seleccionaron pares de galaxias que se supone que están conectadas por venas bariónicas de la base de datos
Sloan Digital Sky Survey . El grupo Tanimura estudió 260,000 pares de galaxias, y el grupo Anna de Graaff estudió más de 1 millón de pares. Ambos grupos revelaron evidencia clara de filamentos de gas entre galaxias. Según Tanimura y sus colegas, la densidad de la materia en los filamentos de gas es casi tres veces mayor que la densidad de la materia normal en el Universo. Y De Graaf estima que los filamentos son seis veces más densos que la materia normal.
Tanimura explicó que la diferencia en la calificación se debe al hecho de que los grupos examinaron los hilos que están a diferentes distancias. Dado este factor, los resultados no son contradictorios.
Entonces, durante décadas, las simulaciones del Universo mostraron la presencia de bariones no contabilizados en él, y ahora finalmente se encuentran. "Todos sabían que deberían estar aquí, pero por primera vez, alguien, incluso dos grupos diferentes, tomaron una determinación incondicional", dice Ralph Kraft, del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica en Massachusetts.
Este descubrimiento confirma una vez más que la simulación del Big Bang, la aparición de nuestro Universo desde un punto, la reionización, la formación de galaxias y filamentos de materia oscura entre ellos, todo esto fue calculado por los científicos con bastante precisión. La teoría es confirmada por observaciones.
Artículos científicos publicados en el sitio de preimpresiones arXiv.
Artículo de Hideki Tanimura et al.
Publicado el 15 de septiembre de 2017 (arXiv: 1709.05024v1).
Un artículo de Anna de Graaf et al.
Publicado el 29 de septiembre de 2017 (arXiv: 1709.10378v2).